— Nossa comunidade precisa de um forno solar portátil para cozinhar alimentos sem usar lenha nem gás, diz um…

Questão

— Nossa comunidade precisa de um forno solar portátil para cozinhar alimentos sem usar lenha nem gás, diz um morador. Para testar isolantes térmicos, construiram caixas de alumínio com laterais de área 0,6 m2 e avaliaram o fluxo de calor por condução entre o interior (80 °C) e o ambiente (30 °C). Consideraram três painéis: madeira (k=0,13 W/m·K, d=10 mm), isopor (k=0,03 W/m·K, d=20 mm) e lantejoulas refletoras (k=0,40 W/m·K, d=5 mm). Analise o texto-base e identifique qual isolante reduz mais o fluxo de calor por condução na lateral da caixa?

1. A) Painel de madeira com 10 mm de espessura
2. B) Painel de isopor com 10 mm de espessura
3. C) Dupla camada de madeira totalizando 20 mm
4. D) Painel de isopor com 20 mm de espessura
5. E) Painel de lantejoulas refletoras com 5 mm de espessura

✅ Resposta correta: alternativa D

Resolução passo a passo

1. Para condução térmica em uma parede plana, o fluxo de calor é Q = k·A·ΔT/d, em que k é a condutividade térmica, A a área, ΔT a diferença de temperatura e d a espessura. Quanto maior a razão d/k (resistência térmica por área), menor o fluxo. Passo 2: Calcule d/k para cada painel, em metros quadrados por watt. Madeira 10 mm: 0,010/0,13 = 0,077. Isopor 10 mm: 0,010/0,03 = 0,333. Dupla madeira 20 mm: 0,020/0,13 = 0,154. Isopor 20 mm: 0,020/0,03 = 0,667. Lantejoulas 5 mm: 0,005/0,40 = 0,0125. Passo 3: O maior valor é o do isopor com 20 mm (0,667), portanto esse é o isolante que mais reduz o fluxo. Passo 4: Confirmando com os valores de Q, com A = 0,6 m² e ΔT = 50 °C: isopor de 20 mm dá Q = 0,03·0,6·50/0,02 = 45 W; madeira de 10 mm dá 390 W; isopor de 10 mm dá 90 W; dupla madeira de 20 mm dá 195 W; lantejoulas de 5 mm dá 2400 W. Passo 5: Por que as outras estão erradas: A) a madeira de 10 mm tem resistência baixa, pois a madeira conduz bem; B) o isopor de 10 mm tem metade da espessura da alternativa D; C) a dupla camada de madeira ainda conduz muito, pois a madeira tem k alto; E) as lantejoulas têm o maior k e a menor espessura, então são as piores isolantes. Passo 6: O gabarito oficial (D) está correto e coincide com a resolução.

💡 Dica: Calcule o fluxo de calor usando a fórmula da condução térmica para cada isolante e compare.

Alternativa por alternativa

Raio-X da questão

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